3、基于WinAC和OPC的控制系统软件设计
[img]200412410254790530.jpg[/img]
图2：WinAC、OPC以及Visual C＋＋的关系
为了实现WinAC的功能，在班组服务器上安装一块Profibus DP接口模块CP5611，WinAC控制引擎通过Profibus DP接口模块CP5611与分布式控制器进行数据通信，完成数据采集、分析控制、 PC与PLC之间的通信等任务。
3.1 SIMATIC WinAC
SIMATIC WinAC的功能不仅实现了在PC上实现PLC的功能，同时它将PLC与PC间实现完美的集成，将控制、数据采集、通讯、人机界面及其它技术完整地结合一起，集成于一台PC 机上。SIMATIC WINAC与S7 系列处理器完全兼容，其编程采用统一的SIMATIC 编程工具，程序既可以用于WINAC 也可用于S7 系列处理器。仅从其兼容性和通用性而言，对熟知SIMATIC 技术的人来讲，无需重新学习便能充分掌握并应用。更何况其亲切友好的操作界面，更使人倍感亲切。另外基于PC 的自动化与标准办公系统可共享标准PC 技术、Windows NT 操作系统和TCP/IP 通讯标准，因而是控制系统与高端管理系统的理想接口。基于PC 的自动化是复杂控制和在空间上分散的自动化系统的最优化系统。
3.2 系统软件设计思路与特点
系统软件的设计采用基于面向对象的设计方法，控制功能采用软PLC解决方案WinAC,均集中在班组服务器中进行，完全由计算机来实现数据采集控制和管理，其特点如下:
· WinAC将控制、数据采集、通讯、人机界面及其它技术完整地集成在一台PC机上,能满足中试装置硬件精炼、功能完善的要求 ；
· WinAC与SIMATICS7系列PLC控制器完全兼容，其编程采用统一的SIMATIC编程工具，编制的程序既可使用于WinAC，也可用于S7系列PLC控制器，有利于系统的更新和扩充；
· WinAC提供了ActiveX控件，使得Windows下的标准应用程序可更非常简便地获取过程数据。更为重要的是：WinAC还提供了用于诊断、显示及运算的ActiveX控件；
· 系统上位监控软件采用Microsoft公司的Visual C＋＋，而WinAC作为系统的OPC服务器，为基于WindowsNT的监控软件提供实时数据。这些功能极大地扩大了使用的灵活性，为系统的功能扩展带来了很大的空间。WinAC中的WinLC即为软件PLC控制程序，在WinLC中参数设定好后，就可像使用常规PLC的CPU模块一样使用。WinAC的控制程序采用SIEMENS S7系列可编程序控制器的标准编程工具STEP7编制，然后下载到WinAC中。PLC程序设计中，结合STEP7的特点，利用其中的ＦＢ、ＦＣ，采用模块化程序设计，对常用的程序段用ＦＢ或ＦＣ实现，使程序清晰易懂，便于调试。由于STEP7不是面向对象的程序设计语言，在具体编程时借鉴面向对象的程序设计思想，便可实现面向对象的程序设计中的数据和代码的分开，简化了设计程序的工作量。
3.3 WinAC、OPC以及Visual C＋＋的关系
三者之间的关系见图2所示。
[img]200412410261064822.jpg[/img]
在整个系统中，PC与现场总线和分布式I/O的优点表现为简化了系统的体系网络结构和设备设计、提高了系统的通讯效率、降低了硬件和备件投资，易于调试和维护，同时充分利用PC 中CPU超强功能，WinAC控制器在数据处理、 用户算法和多回路调节的控制任务中的特点，基于PC的一体化设计大大提高了控制器、人机界面和网络部件的数据交换速度。同时，与传统的PLC解决方案相比， SIMATIC基于PC的自动化有明显的性能价格优势。
3.4 OPC服务器
WinAC内嵌了实时OPC服务器，使用WinAC_OPC服务器，用户的OPC客户机应用程序（如人机界面软件、数据存取等）可以完全存取WinAC控制引擎中的数据，利于客户与Visual C＋＋编程工具的无缝连接，主要是WinAC借助兵使用了Microsoft_DCOM（分布式组件）技术，这正是WinAC独特之处，为客户编程提供了极大的方便。OPC是OLE for Process Control的缩写，即把OLE应用于工业控制领域。OPC服务器由三类对象组成，相当于三种层次上的接口：服务器（Server）、组（Group）和数据项（Item）。OPC客户对设备寄存器的操作都是通过其数据项来完成的，通过定义数据项，OPC规范尽可能的隐藏了设备的特殊信息，也使OPC服务器的通用性大大增强。OPC数据项并不提供对外接口，客户不能直接对之进行操作，所有操作都是通过组对象进行的。
应用程序作为OPC接口中的Client方，硬件驱动程序作为OPC接口中的Server方。每一个OPC Client应用程序都可以接若干个OPC Server，每一个硬件驱动程序可以为若干个应用程序提供数据。OPC Server、 OPC Group、OPC Item层次之间的接口关系如图3所示：
作为OPC客户程序，它可以从其他OPC服务器程序中访问数据。与DDE类似，当实时数据库作为客户端访问OPC服务器程序时，是将OPC服务器程序当作一个I/O设备。数据库中的点参数通过I/O数据连接与OPC服务器程序进行数据交换。
[img]200412410263135868.jpg[/img]
利用WinAC的OPC技术，在本系统设计中的主要实现：
· 记录实时过程的历史数据，用于过程存档、历史数据查询、事故分析、系统建模等。
· 连接各种现场的自控设备，配以监控界面，实现自动监控。
· 通过数据库网络通讯功能构建分布式应用系统，
· 运行在控制系统的上位机中，在数据库上运行先进控制软件、优化控制软件和其它用户应用程序，在客户机上运行各种界面监控软件，实现可扩展的先进控制或优化控制的目标。
· 连接现场控制系统和设备，实现车间级、分厂级及总厂级实时数据综合利用和管理。
· 配合关系数据库管理系统，构建生产指挥调度系统及其它管控一体化系统。
· 通过数据的Web功能，利用Internet/Intranet资源，在浏览器上访问生产过程数据。
· 完全的开放功能，以实时数据库为平台进行再次开发。
实际上，OPC服务器本身就是一个可执行程序，该程序以设定的速率不断地同物理设备进行数据交互。OPC客户和OPC服务器进行数据交互采用异步方式。主要是当有大量客户和大量数据交互时，异步方式能提供高效的性能，尽量避免阻塞客户数据请求，并最大可能地节省CPU和网络资源。
4、结束语
本控制系统采用PLC、Profibus－DP和软PLC等技术简化了硬件结构，便于调试、维护、运输、安装,适应性强。WinAC 是基于PC 的自动化的完美解决方案。SIMATIC WinAC 技术满足了快速实时的要求；简化了通讯接口，降低了编程工作量；并且可以在线调试，使编程调试简单方便，大大加快了系统的开发进度；同时降低了成本，节省了安装空间。SIMENS公司不仅为企业的管控一体化提供了坚实可靠的硬件平台，更为重要的是，她为企业实现B to B的电子商务方式，使企业能及时组织生产、降低库存、回避风险，实现Just-In-Time管理模式提供了更为全面的、完整的系统解决方案，这是其他工控产品厂家所不及的。
